1、矽烷偶聯劑分類

　　X和Y是兩類反應特性不同的活性基（jī）團。其中，X易與無機物中的玻（bō）璃、陶土、二氧化矽、金屬、金屬氧化物等產生牢（láo）固的結合（化學或物理的）；而Y則易（yì）與 有機物中的樹脂、橡膠等產生良好的結（jié）合（化學或物理的），正（zhèng）是由（yóu）於其分子中同時存（cún）在親有機和親無機（jī）的兩種功能團，因（yīn）此，通過矽烷偶聯劑就可（kě）以把有機材料和無（wú）機材（cái）料這兩種性質差異很大的材（cái）料牢固粘合在一起（偶聯），從而獲得（dé）滿（mǎn）意的粘接。這就是矽烷偶聯劑名稱的由來。

　　按連接在矽原子上可水解基團（即X基團）的數量不同，矽烷偶（ǒu）聯劑可分為三官能型和二官能型兩（liǎng）大類（lèi），近年來，還出現了官能團（tuán）為聚合物的（de）聚（jù）合物型矽烷偶聯劑（jì）。在國外，由於矽烷偶聯劑的（de）生產主要為幾家大公（gōng）司所控製，為了形成壟斷，各立牌號。因此，同一種有機（jī）矽產品，市（shì）場上可以出現幾個牌號，名目繁多。目前，美國聯合碳化公司（UCC）是世界上最大的矽烷偶聯劑有機矽膠生產廠家，其所擁有的品種也最多（duō）。

　　2、矽烷偶聯劑的應用

　　矽烷偶聯劑最早是作為玻璃纖維增強塑料的玻纖處理劑而開發的。由於矽烷偶聯劑改善了玻纖（xiān）與樹脂之間的粘合（hé），從而（ér）顯著提高（gāo）了增強塑料的機械（xiè）性能。隨著複合材料的迅速發（fā）展，矽烷偶聯劑無論在品種或產量的發展速（sù）度也很快。近年來，利用矽烷（wán）偶聯劑對某些（xiē）材料引入特（tè）定功能性基團，可以改進材料的表（biǎo）麵性（xìng）質，獲得防靜電、防黴、防臭、防凝血和生理惰性等，成為矽烷偶（ǒu）聯劑新用途的開端。正是由（yóu）於許多重要應用領域的開發，矽烷偶聯劑（jì）成為有機矽的一個重（chóng）要（yào）分支。

　　矽烷偶聯劑是由矽氯仿（HSiCl3）和帶有反應（yīng）性基團的不（bú）飽和烯烴（tīng）在鉑氯酸催化下加（jiā）成，再經（jīng）醇解而得。矽烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的（de）矽烷，在其分子中同時具有能和無機質材料（如玻璃、矽砂、金屬等）化學結合的反應（yīng）基團及（jí）與有機質材料（liào）（合成樹脂等（děng））化（huà）學結合的反（fǎn）應基團。可用通式Y（CH2） nSiX3表（biǎo）示，此處，n=0～3；X－可水解的基團；Y一（yī）有（yǒu）機官能團（tuán），能與（yǔ）樹脂（zhī）起反應。X 通常是氯基、甲氧基（jī）、乙氧基、甲氧（yǎng）基乙（yǐ）氧基、乙酰氧基等，這些基團水解時即生（shēng）成矽醇（Si（OH）3），而與無機物質結合，形成矽氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基、甲基丙（bǐng）烯酰氧基、巰基（jī）或脲基。這些反應基可與（yǔ）有機物質反應而結合（hé）。

　　因此，通過使用矽烷偶聯（lián）劑，可在無機物質和（hé）有機物質的界麵之間架起"分子橋"，把兩種性質（zhì）懸殊的材料連接在一起， 起提高複（fù）合材料的性能和增加粘接強度的作（zuò）用。矽烷偶聯劑的這一特性最早應用於玻璃纖維增強塑料（玻璃（lí）鋼）上， 作玻璃纖維的表麵處（chù）理劑，使玻璃鋼的機（jī）械性（xìng）能、電（diàn）學性（xìng）能和抗老化性能得到很（hěn）大（dà）的提高（gāo），在玻璃鋼工業中的重要性早已（yǐ）得到公認。

　　目前，矽烷（wán）偶聯劑（jì）的用途已從玻（bō）璃纖維增強塑料（FRP）擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑料（FRTP）用的玻璃纖維表麵處理（lǐ）劑、無（wú）機填充物（wù）的表麵處理劑以（yǐ）及密 封劑、 樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯（xī）、樹脂（zhī）封裝材料、殼型（xíng）造型、輪胎、帶、塗料、膠粘劑、研磨材（cái）料（磨石）及（jí）其它的表麵處理劑。

　　在矽烷偶（ǒu）聯劑這兩類性能互異的基（jī）團中，以（yǐ）Y基團最重要、它對製品性能影響很大，起決（jué）定偶聯劑的性能作用。隻有當Y基團能和對應（yīng）的（de）樹脂起（qǐ）反應， 才能使複合材料的強度提高。一般（bān）要求Y基團要與樹脂（zhī）相容並能起偶聯反應。所以，一定的樹脂得選擇含適當Y基團的矽（guī）烷偶（ǒu）聯劑。 當Y為（wéi）無反應性的烷基（jī）或芳基時，對極性樹脂是不起作用的，但可用於非（fēi）極性樹脂，如矽橡膠、聚（jù）苯乙（yǐ）烯等的膠接中。當Y含反應性官能基，要（yào）注（zhù）意它與所用樹脂的 反應性及（jí）相容性。當Y含氨基時，是屬於催化性的，能在酚醛（quán）、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化劑（jì），也可作為環氧和（hé）聚氨酯樹（shù）脂的固化劑，這時偶聯劑完全參與反應，形成新鍵。氨基矽烷類的偶聯劑是屬於通用型的，幾乎能與各種樹脂起偶聯作用，但聚酯樹脂例外。x 基團的種類對（duì）偶聯效果沒有影響。

　　因此，根據Y基團中反應基的種類，矽烷偶聯（lián）劑也（yě）分（fèn）別稱為乙烯基矽烷、氨基矽烷、環氧基矽烷、巰基矽烷和甲基丙烯酰氧基矽烷等，這幾種有機官能團矽烷是最常用的矽烷偶聯劑。

　　矽烷偶（ǒu）聯劑的應用大致可歸納為三個方麵：

　　（一）用於玻璃纖維的表麵處理，能改善玻璃纖（xiān）維和（hé）樹脂（zhī）的粘合性能，大（dà）大提高玻璃纖維增強（qiáng）複合（hé）材料的強（qiáng）度、電氣、抗水、抗（kàng）氣候等性能，即使在濕態時，它對複合材料機械性（xìng）能的提（tí）高，效（xiào）果也十分顯著。

　　目前，在玻璃纖維中使用矽烷偶聯劑已相當普遍，用於這（zhè）一方麵的矽烷偶聯劑約占其消耗總量的50％，其中用得較多的品種是乙烯基矽烷、氨基矽烷、甲基丙烯酰氧基矽烷等。

　　（二）用於無（wú）機填（tián）料填充塑料。可預先對（duì）填料進行表麵（miàn）處理，也可（kě）直接加入樹脂中。能改善填料在樹（shù）脂中的（de）分散性及粘合力，改善工藝性能和提高填充塑料（包括矽膠製品（pǐn），橡膠橡膠）的機械、電學和耐氣候等性能（néng）。

　　（三）用作密封劑、粘接劑和塗料的增粘劑（jì），能提高它們的粘接強度、耐水、耐氣候等性能。矽烷偶聯劑往往（wǎng）可以解決某些材料長期以來無法粘接的難題。

　　矽烷偶聯劑作為增粘劑的作用原理在於它本身有兩種基團；一種基團可以和被（bèi）粘的骨架材料結合；而另一（yī）種基團（tuán）則可以（yǐ）與高分（fèn）子材料或粘接劑結合，從而在粘接界麵形成強力（lì）較高的化學鍵，大大改善了粘接強度（dù）。矽烷偶（ǒu）聯劑的應用一般有三種方法：一是作為骨架材料的表麵處理劑；二是加入（rù）到粘接劑中，三是（shì）直接加入到高分子（zǐ）材（cái）料中。從充分發揮其效能（néng）和降低成本的角度出發，前兩種方法較好。

　　矽烷偶聯劑在膠（jiāo）粘劑工業的具體應用有如下幾個方麵：

　　①在結構膠（jiāo）粘劑（jì）中金屬與非金屬的膠接，若使用矽烷類增粘劑（jì），就能與金屬氧化物縮合，或跟另一個矽烷醇縮合，從（cóng）而使（shǐ）矽原子與被（bèi）膠物表麵緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加入矽烷作增粘劑，可以顯著提高膠接強度。

　　②在膠接（jiē）玻璃纖維方（fāng）麵（miàn）國內外已普遍采用矽烷作處理劑。它（tā）能與界麵發（fā）生化學反應（yīng），從而提高（gāo）膠（jiāo）接強度。例如，氯（lǜ）丁膠膠接若不用矽烷作處理（lǐ）劑時，膠接剝（bāo）離強度為1.07公斤／厘米2，若（ruò）用氨基矽（guī）烷作處理劑，則膠（jiāo）接的（de）剝離強度為（wéi）8.7公斤／厘米2。

　　③在矽橡（xiàng）膠與其他材（cái）料的膠接方麵（miàn），矽烷增粘劑具（jù）有特殊的功用。它明顯地提（tí）高各種矽橡膠製品與其它材料的膠接強度。例如，玻璃與聚（jù）氨酯橡膠膠接時，若不用矽烷作處理（lǐ）劑，膠的剝離強度為0.224公斤／厘米2，若加矽烷（wán）時，剝離強度（dù）則（zé）為7.26公斤／厘米2。

　　④本來無法用一般粘接劑解決的粘接（jiē）問題有時可用矽烷（wán）偶聯劑解決。如鋁和聚乙烯與金（jīn）屬、矽（guī）橡膠與有機玻璃，都可根據化學鍵理論，選擇相應的矽烷偶聯劑，得到（dào）滿意的解決。例如，用乙烯基三過氧化叔丁基矽烷（wán）（Y一4310）可使聚乙烯（xī）與鋁箔相粘（zhān）合；用丁二（èr）烯基三（sān）乙氧基矽烷（wán）可使矽橡膠與金屬的扯離強度達到 21.6～22.4公斤／厘米2。

　　一般的粘接劑或樹脂配（pèi）合使用偶聯劑後不僅能提高粘合強度（dù），更主要的是增加（jiā）粘合（hé）力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對許多材料（liào）雖然具有高的（de）粘合力，但粘合的耐久性及耐水性不太理想；加（jiā）入矽（guī）烷偶聯劑後，這方麵的性能可得到顯著的改善。

　　矽烷偶（ǒu）聯劑的其它方麵（miàn）應用還（hái）包括：

　　①使固定化酶附著到玻（bō）璃基材（cái）表麵，

　　②油井鑽探中防砂，

　　③使磚石表麵具有憎水性，

　　④通過防吸濕作用（yòng），使熒光燈塗層具有較高的（de）表（biǎo）麵（miàn）電阻；

　　⑤提高液體色譜柱中有機相對玻（bō）璃表麵的吸濕性能。

　　矽烷（wán）偶聯劑新開發的一項重要應用是用於生產（chǎn）水交聯聚乙烯，這項（xiàng）工藝是美國陶康寧公司開發的，目前已商業化。近年來，國內在用有機（jī）矽乳液處理毛紡（fǎng）織物的試驗中，發現用矽烷偶聯劑與有機矽乳液並用，可以提高毛紡織物的服用性能。